热能与动力机械制造工艺学 教学课件 作者 陶正良 张华第二篇 汽轮机制造工艺 第6章 转子与叶轮的制造工艺.ppt

第6章 转子与叶轮的制造工艺 本章讲述以下几个问题： 6.1 汽轮机转子的制造工艺 6.1.1 汽轮机转子的组成和作用 6.1.2 转子的分类和结构型式 6.1.3 汽轮机主轴和转子体锻件的热稳定性试验 6.1.4 汽轮机转子叶根轮槽的加工 6.1.5 汽轮机转子的机械加工工艺 6.2 汽轮机叶轮的加工 6.2.1 叶轮主要结构形式 6.2.2 叶轮材料 6.2.3 汽轮机叶轮加工工艺 6.1 汽轮机转子的制造工艺 6.1.1 汽轮机转子的组成和作用 1. 汽轮机转子的组成 汽轮机转动部件的组合体称为转子，它由主轴、叶轮(或转鼓)、动叶片、联轴器及装在主轴上的其它零件组成。 2. 汽轮机转子的作用 转子的作用是把蒸汽的动能转变为机轴旋转的机械能，对外输出机械功。 6.1.2 转子的分类和结构型式 1. 转子的分类 按形状可分为转轮型和转鼓型； 按主轴与其他部件间的组合方式，转子可分为套装转子、整锻转子、焊接转子和组合转子四大类； 按中心孔分为有中心孔转子和无中心孔转子 以转子工作段来划分：主轴、高压转子、高中压转子、中压转子和低压转子(有时分低压I转子与低压Ⅱ转子)等。 2. 转子的主要结构型式 转子按制造工艺可分为套装、整锻式、组合及焊接转子。 一台机组采用何种结构型式的转子，应根据汽轮机的形势、参数和功率，遵循强度、振动安全、工艺可行、机组运行可靠及锻件供应方便的原则。 1. 套装转子 套装转子的优点： 单件加工方便，制造工艺简单； 主轴和各级叶轮可分散平行加工，生产周期短； 叶轮、主轴等锻件尺寸小，锻件质量容易保证。 (2) 套装转子的缺点： 转子刚性较差，静挠度较大； 轮孔应力大，尤其是工作于湿蒸汽区的末几级叶轮，在键槽处容易产生应力腐蚀 2. 整锻转子 (1)整锻转子结构形式 1)有中心孔的整锻转子 2)无中心孔的整锻转子 (2)整锻转子的优点： 1)结构紧凑，装配零件少，可缩短轴向尺寸。 2)没有红套的部件，对机组启动和变工况的适应性较强，适合于在高温条件下运行。 3)转子刚性较好，应力较小。 (3)整锻转子的缺点： 1)锻件重量重、尺寸大、加工制造困难、工艺要求高、加工周期长。 2) 对锻件质量要求严格、且检验比较复杂、锻件材料消耗大、不利于材料的合理使用、成本高。 整锻转子常用于高参数大功率机组的高压和中压转子，或高转速的工业汽轮机转子。随着冶炼和锻造技术的提高，大功率机组的低压转子也都采用整锻转子。 3. 焊接转子 焊接转子由若干个轮盘和两个端轴拼焊而成。 焊接式转子具有以下优点： 1) 焊接转子质量轻、锻件小、结构紧凑、承载能力高； 2) 热应力和离心应力较低，启动灵活并能适应负荷的快速变化，使用寿命长； 3)每个转子是用多块小锻件组合焊接的，各段的质量可得到保证，探伤比较彻底，个别段即使发生质量问题，处理也较方便； 4)小块锻件，热处理淬透性好，残余应力低，材质均匀； 5)材料可按需要灵活选用； 6)机组的结构简单，而且运行经济性也有所提高。 焊接转子虽然具有启动热应力低、锻件尺寸小、便于冶炼、锻造和热处理等有利条件，但是由于汽轮机转子为高速旋转部件，动平衡要求极高，不仅对焊缝质量要求极为严格，同时还要求严格控制焊接变形和焊接残余应力。因而高难度的焊接技术和复杂的焊接工艺限制了焊接转子的发展和应用。 焊接转子可用于高参数大功率机组的高、中、低压转子。尤其适用于工作在湿蒸汽区的重量重，尺寸大的大功率机组低压转子。 4. 组合式转子 组合转子是在整锻转子的轴上热套若干级低压叶轮组成。它组合了整锻转子和套装转子两者的优点。高温区用整锻可防止叶轮与主轴之间的松动，有利于机组快速起动，并选用高温性能好的材料；而低温区用套装可减少整锻转子的重量和尺寸，便于锻件的供应，同时由于低温区叶片长、应力高，叶轮可选用常温下强度高的材料。 组合转子常用于高参数、中等功率的汽轮机上。 6.1.3 汽轮机主轴和转子体锻件的热稳定性试验 汽轮机主轴和转子体锻件热稳定性试验简称“热跑”，是在模拟汽轮机实际运行温度条件下(试验温度为工作温度+30~50℃)，使主轴或转子体锻件以2~4r/min的转速旋转，通过测定主轴或转子体锻件因热胀冷缩蠕变和应力释放而发生变形所产生的挠度大小(标准规定不允许超过0.050mm)，来判断其热稳定性是否合格的一种试验方法。 影响转子热稳定性的主要因素 影响转子热稳定性的主要因素有材质因素和制造因素两个方面: (1)材质因素 (2)制造因素 制造因素也分供方和需方两个方面: 1)供方因素 主轴或转子体锻件生产厂在生产制造过程中，各道工序是否严格按工艺规范进行起着决定性的作用。 主轴或转子体锻件